webserver--3.半同步半反应堆线程池

码农世界 2024-05-26 前端 94 次浏览 0个评论

文章目录

半同步/半反应堆线程池

1.头文件
2.类的声明
3.构造函数
4.析构函数
5.append()方法
6.append_p()方法
7.worker()方法

8.run()方法

半同步/半反应堆线程池

使用一个工作队列完全解除了主线程和工作线程的耦合关系：主线程往工作队列中插入任务，工作线程通过竞争来取得任务并执行它。

同步I/O模拟proactor模式
半同步/半反应堆
线程池

采用模板template

只有一个类threadpool，类方法实现都在头文件中

包括：构造函数threadpool()、析构函数~threadpool()以及append()方法、append_p()方法、worker()方法、run()方法

1.头文件

#include 
#include 
#include 
#include 
#include "../lock/locker.h"
#include "../CGImysql/sql_connection_pool.h"

2.类的声明

template 
class threadpool
{
public:
    /*thread_number是线程池中线程的数量，max_requests是请求队列中最多允许的、等待处理的请求的数量*/
    threadpool(int actor_model, connection_pool *connPool, int thread_number = 8, int max_request = 10000);
    ~threadpool();
    bool append(T *request, int state);
    bool append_p(T *request);
private:
    /*工作线程运行的函数，它不断从工作队列中取出任务并执行之*/
    static void *worker(void *arg);
    void run();
private:
    int m_thread_number;        //线程池中的线程数
    int m_max_requests;         //请求队列中允许的最大请求数
    pthread_t *m_threads;       //描述线程池的数组，其大小为m_thread_number
    std::list m_workqueue; //请求队列
    locker m_queuelocker;       //保护请求队列的互斥锁
    sem m_queuestat;            //是否有任务需要处理
    connection_pool *m_connPool;  //数据库
    int m_actor_model;          //模型切换
};

3.构造函数

重点是最后一个循环，使用 pthread 库创建多个线程，并将它们分离（detach）到父线程中。循环内部会迭代 thread_number 次，每次创建一个新的线程。

具体的操作如下：

通过调用 pthread_create 函数来创建新线程。该函数的第一个参数是指向线程标识符的指针，第二个参数是线程属性，第三个参数是指向函数的指针，这个函数会作为线程的入口点，并传递一个指向当前对象的指针作为参数。如果创建线程成功，则返回0。
如果 pthread_create 返回非零值，则表示线程创建失败，此时代码会抛出 std::exception 异常，并删除已经创建的线程数组 m_threads。
接着，通过调用 pthread_detach 函数将线程从父线程中分离。如果分离成功，则返回0。

如果 pthread_detach 返回非零值，则表示线程分离失败，此时代码会抛出 std::exception 异常，并删除已经创建的线程数组 m_threads。

线程分离后，其资源将由系统自动回收。因此，无法通过调用 pthread_join() 来获取线程的返回值。

线程池的参数包括：

actor_model 表示选择的反应堆模型
connPool 表示连接池指针（connection_pool定义在sql_connection_pool中）
thread_number 表示线程数量

max_requests 表示请求队列中最大请求数量

template 
threadpool::threadpool( int actor_model, connection_pool *connPool, int thread_number, int max_requests) : m_actor_model(actor_model),m_thread_number(thread_number), m_max_requests(max_requests), m_threads(NULL),m_connPool(connPool)
{
    // 通过形参给m_actor_model,m_thread_number,m_max_requests,m_connPool赋值、m_threads（描述线程池的数组，大小为m_thread_number）初始化为NULL
    // 线程数量or表示请求队列中最大请求数量小于等于0抛出异常
    if (thread_number <= 0 || max_requests <= 0)
        throw std::exception();
    // 创建m_threads数组，大小为m_thread_number
    m_threads = new pthread_t[m_thread_number];
    // 如果m_threads数组为null抛出异常
    if (!m_threads)
        throw std::exception();
    // 遍历m_thread数组，为线程数组分配内存，并通过循环创建线程。
    // worker是一个回调函数。它被传递给pthread_create作为新线程的入口点，它将在新线程上运行。
    // 这个回调函数执行线程池中实际处理任务的工作。每个线程都执行 worker 函数，
    // worker 函数中调用run()函数，从请求队列中取出请求并处理，直到请求队列为空或者达到最大请求数
    for (int i = 0; i < thread_number; ++i)
    {
        if (pthread_create(m_threads + i, NULL, worker, this) != 0)
        {
            delete[] m_threads;
            throw std::exception();
        }
        if (pthread_detach(m_threads[i]))
        {
            delete[] m_threads;
            throw std::exception();
        }
    }
}

4.析构函数

析构函数 ~threadpool() 的作用是在线程池对象被销毁时，释放线程数组 m_threads 的内存。在该析构函数中，只有一行代码，即 delete[] m_threads;，它会释放之前在构造函数中通过 new 操作符分配的内存，因为在整个线程池生命周期中，m_threads 数组都是由线程池对象管理的。

template 
threadpool::~threadpool()
{
    delete[] m_threads;
}

5.append()方法

这个方法是用于向线程池工作队列中添加任务。

函数的参数包括：

T* request 是指向要添加的任务对象的指针

int state 是要为该任务设置的状态值

函数返回值为一个布尔值，表示任务是否成功添加到工作队列中。如果工作队列已经满了，那么就不会添加到队列中，返回 false；否则将任务添加到队列中，并返回 true。

template 
bool threadpool::append(T *request, int state)
{
    // 保护请求队列的互斥锁，上锁
    m_queuelocker.lock();
    // 检查队列是否已满，满了则解锁并返回false
    if (m_workqueue.size() >= m_max_requests)
    {
        m_queuelocker.unlock();
        return false;
    }
    // 队列没满，给新任务的状态赋值 m_state代表是读还是写
    request->m_state = state;
    // 添加到队列末尾
    m_workqueue.push_back(request);
     // 保护请求队列的互斥锁，解锁
    m_queuelocker.unlock();
    // post()对信号量释放，通过m_queuestat对等待的线程进行信号通知，让他们开始执行任务
    m_queuestat.post();
    return true;
}

6.append_p()方法

方法append和append_p的区别在于：

append方法有一个额外的参数state，用于设置任务的状态。

append方法会在向工作队列中添加任务之前，将任务的状态设置为传递进来的参数state。

因此，append方法比append_p方法多了一个设置任务状态的步骤。(state在这个项目表示读或者写)

template 
bool threadpool::append_p(T *request)
{
    m_queuelocker.lock();
    if (m_workqueue.size() >= m_max_requests)
    {
        m_queuelocker.unlock();
        return false;
    }
    m_workqueue.push_back(request);
    m_queuelocker.unlock();
    m_queuestat.post();
    return true;
}

7.worker()方法

定义了一个返回类型为 void* 的 worker 函数，之前在构造函数中以回调函数形式出现

这个方法是一个静态函数，它是线程池的工作线程函数，用于在线程池中执行具体任务。

在每次有新的任务需要执行时，会创建一个新的线程，并将该函数作为线程的入口点。在工作线程中，首先从参数中获取线程池对象的指针，然后调用线程池对象的 run() 方法执行具体的任务。最后，将线程池对象的指针作为返回值返回。

template 
void *threadpool::worker(void *arg)
{
    // 将传入参数 arg 强制转换为线程池指针类型，赋值给 pool 指针
    threadpool *pool = (threadpool *)arg;
    // 调用线程池对象的 run() 方法，开始执行任务
    pool->run();
    // 由于线程池对象需要在多个线程之间共享，因此将当前线程执行完毕后的线程池对象指针作为返回值返回
    return pool;
}

8.run()方法

该方法是线程池中的工作线程运行的主要逻辑代码，无限循环地从任务队列中取出任务，并执行任务中的处理逻辑。

template 
void threadpool::run()
{
    while (true)
    {
        // 信号量，使当前线程等待直到任务队列中有任务可供执行
        m_queuestat.wait();
        // 获取任务队列锁
        m_queuelocker.lock();
        // 检查任务队列是否为空，如果为空则立即释放锁并继续下一次循环
        if (m_workqueue.empty())
        {
            m_queuelocker.unlock();
            continue;
        }
        // 如果任务队列不为空，则从任务队列中取出队头元素request，并将其从队列中删除
        T *request = m_workqueue.front();
        m_workqueue.pop_front();
        // 释放任务队列锁
        m_queuelocker.unlock();
        // 检查获取到的任务指针是否为空，如果是空指针则立即继续下一次循环
        if (!request)
            continue;
        // 如果当前采用的是Reactor模式 m_actor_model == 1
        if (1 == m_actor_model)
        {
            // 判断任务当前状态是否为读 request->m_state == 0
            if (0 == request->m_state)
            {
                // 如果读操作成功，调用request->read_once()方法进行读操作
                if (request->read_once())
                {
                    // 将request->improv属性设置为 1，表示已经得到改进
                    request->improv = 1;
                    // 创建connectionRAII对象（该类在sql_connection_pool中定义），自动获取一个数据库连接对象
                    connectionRAII mysqlcon(&request->mysql, m_connPool);
                    // 调用request->process()方法进行业务处理
                    request->process();
                }
                // 如果读操作失败
                else
                {
                    // 将request->improv属性设置为 1，表示已经得到改进
                    request->improv = 1;
                    // 将request->timer_flag属性设置为 1，表示需要添加一个定时器来重试该任务
                    request->timer_flag = 1;
                }
            }
            // 如果当前任务状态为写
            else
            {
                // 调用request->write()方法进行写操作
                if (request->write())
                {
                    // 如果写操作成功，则将request->improv属性设置为 1，表示已经得到改进
                    request->improv = 1;
                }
                else
                {
                    // 如果写操作失败，则将request->improv属性设置为 1，表示已经得到改进
                    request->improv = 1;
                    // 将request->timer_flag属性设置为 1，表示需要添加一个定时器来重试该任务
                    request->timer_flag = 1;
                }
            }
        }
        // 如果当前采用的是 Proactor 模式 m_actor_model != 1  Proactor的读写不在工作队列处理，这个只进行主程序读取后的数据处理
        else
        {
            // 则创建connectionRAII对象，自动获取一个数据库连接对象
            connectionRAII mysqlcon(&request->mysql, m_connPool);
            // 调用request->process()方法进行业务处理
            request->process();
        }
    }
}

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